Ruslan Yunusov— Director general al Centrului cuantic rusesc. Absolvent cu distincție în fizică
CCReste o organizaţie de cercetare careefectuează cercetări fundamentale și aplicate în domeniul fizicii cuantice, este angajat în crearea și comercializarea de noi tehnologii și dispozitive bazate pe utilizarea efectelor cuantice. Specialiștii dezvoltă senzori ultra-sensibili, microcavități optice, elemente de computere cuantice (qubiți), precum și sisteme de criptografie cuantică și altele. În 2016, Centrul a fost primul din Rusia care a lansat comunicații absolut sigure pe linii comerciale; în mai 2017, a lansat prima rețea cuantică cu mai multe noduri din țară și primul blockchain cuantic din lume.
Procesor cuantic, evoluții rusești și stack
- Care este foaia de parcurs pentru dezvoltarea tehnologiilor cuantice?
— Foaia de parcurs include trei principalesubtehnologii: calcul cuantic, adică computer cuantic, comunicații cuantice și senzori cuantici. Vorbind din punct de vedere al maturității, comunicațiile cuantice de astăzi sunt cele mai competitive în comparație cu soluțiile din lume. În ultimii trei ani, am reușit să reducem foarte mult decalajul față de lideri, iar acum îi ajungem din urmă. Scopul până în 2024 este de a crea o soluție de clasă mondială și de a intra pe piețele mondiale și de a vinde dispozitivul acolo. Ținta noastră despre care vorbim este 8% din piața globală.
- RCC dezvoltă toate cele trei domenii pe care le-ai menționat?
- Parțial.Avem propria noastră echipă pentru comunicații cuantice, dar mai există două grupuri de cercetare în Rusia. În calculul cuantic, dezvoltăm unele părți din acest domeniu mare, dar nu pe toate. Dacă vorbim despre calculul cuantic, mulți oameni nu înțeleg corect formularea problemei. Pentru a rezolva o problemă pe un computer cuantic, nu este suficient să ai doar un procesor cuantic. Trebuie să-l poți gestiona și apoi trebuie să ai un sistem de operare, algoritmi - pentru a rezolva întreaga stivă.
- Care sunt sarcinile acum, dacă vorbim despre un computer - pentru a mări timpul de viață al cuțitului? Dacă luăm în considerare exemplul unui computer IBM.
- Uite, ceea ce spui acum esteîntrebare de primul nivel, hardware. Cum să construiți procesorul în sine, astfel încât să funcționeze corect. Și există mai multe baze tehnologice diferite pe care poate fi construit - supraconductivitate, sau atomi reci și ioni reci. Nu este clar care dintre ei va câștiga peste cinci ani.
- Va ajunge la o singură soluție, nu vor fi toate tehnologiile disponibile pe piață în același timp?
- Cel mai probabil, mai devreme sau mai târziu se va ajunge la cevasingur. De ce? De exemplu, procesoarele clasice sunt toate construite pe aceeași tehnologie. Deși teoretic era posibil să se facă altele diferite. Și există mai multe motive pentru aceasta - investiții, eficiență și așa mai departe. Nu este clar acum ce tehnologie va câștiga. Există probleme tehnologice cu qubiții supraconductori, cum ar fi durata de viață, dar aceasta nu este singura problemă. Precizia înregistrării și citirii este, de asemenea, foarte importantă. Și apoi - cum să construiți un sistem scalabil suficient de mare. Aceasta este întrebarea principală. Există mulți parametri care trebuie abordați. Să ne imaginăm că ai construit un procesor bun. Computerul dumneavoastră nu va funcționa pe un singur procesor. Avem nevoie și de algoritmi de corectare a erorilor, coduri de corectare, avem nevoie de algoritmi de rezolvare a problemelor, de sistemul de operare în sine, de un limbaj de programare, de o interfață pentru industrie, astfel încât să puteți descărca problema și să obțineți o soluție.
- Poate fi construit simultan cu procesorul?
- Bineînțeles, acest lucru este făcut. De exemplu, oamenii scriu limbi de programare pentru un computer cuantic abstract. Sau algoritmi cuantice pentru factoring numere, altceva - ele sunt în general făcute pentru un computer cuantic abstract, așa-numitul universal. Când oamenii scriu software-uri, programe la nivel înalt, nu cred că pe ce procesor se va face, scriu la nivel logic. În mod similar, algoritmii sunt dezvoltați la nivel logic.
Computerele cuantice vor veni chiar și în agricultură
- Poți să ne spui despre senzorii cuantice?
— Un exemplu de senzor cuantic —computer cuantic supraconductor Utilizează un astfel de lanț în stare supraconductivă ca qubiți. Iar problema cu durata de viață este că orice tulburări externe distrug această stare. Dacă același design este folosit ca detector de câmpuri externe care îl distrug, atunci câmpurile magnetice pot fi măsurate foarte precis. Cele mai precise măsurători ale câmpurilor magnetice sunt efectuate folosind aceeași tehnologie qubit, doar într-o formă diferită. Puteți folosi atomi individuali - de exemplu, atomi de azot plasați într-un cristal de diamant. Sunt situate atât de izolate încât pot fi folosite pentru a măsura aceleași câmpuri magnetice, sau temperatură sau gravitație. Acest lucru se întâmplă deja în laboratoare, dar este necesar să trecem la produsele industriale. Aceștia vor fi senzori foarte mici, eficienți energetic și sensibili.
- La sfârșitul briefării, ați spus că este cuantumultehnologia va veni în toate ramurile. Și de ce sunt în toate industriile? Ați desenat o analogie cu computerele obișnuite, dar în multe industrii computerele obișnuite rezolvă toate problemele.
-Da, dar când au apărut computerele convenționale, acestea nu erau necesare în toate industriile. Acum 50 de ani, nu toată lumea avea nevoie de un computer, iar oamenii spuneau, da, nu am nevoie de unul. Și astăzi nu există o astfel de industrie...
- Credeți că același lucru se va întâmpla cu cel cuantic?
- Când mai aveți putere, capapar noi provocări. Și aici, de exemplu, inteligența artificială - unde este necesar, peste tot sau nu? Da, aproape peste tot. Așa cum devine mai accesibil, simplu, integrat și rezolvă o clasă mai largă de probleme, va fi folosită peste tot. Un computer cuantic este ca o tehnologie care oferă o soluție la diferite probleme. Pe măsură ce se dezvoltă această tehnologie, va veni în agricultură, sectorul industrial și sectorul bancar.
- Ați spus despre anul 2024. Dar dacă vorbim despre accesibilitatea tehnologiilor pentru afaceri, chiar și cele mari, atunci ce termeni putem vorbi despre când astfel de tehnologii pot fi oferite de companii?
— Există o problemă aici: nu este clar cât este nevoietimpul pentru a rezolva problemele tehnologice de scalare a unui computer cuantic. Poate trei ani, poate mai mult. Uneori ajungi la etapa de implementare și vezi o problemă tehnică care va dura câțiva ani pentru a fi rezolvată. Uneori te miști normal. Până acum pare să existe mișcare, dar nu este evidentă. Prin urmare, pe un orizont de cinci ani, este de așteptat să fie propuse soluții rentabile.
Despre acces - nu va trebui să cumpere toată lumeacomputerul cuantic pentru a încerca capacitățile de calcul cuantic. Deja, pentru a testa tehnologia, IBM oferă accesul la nor în computer. Și aici propunem, în cadrul foii de parcurs, să ne îndreptăm către crearea unei platforme de tip cloud. Pentru ca toată lumea să poată testa tehnologia revoluționară fără a cumpăra un computer
- Deci, va fi un calculator construit, de exemplu, la RCC, la care pot accesa alte organizații?
- Nu neapărat în CRC, poate fi oriundeconstruit de Iar ideea principală este că această platformă va avea acces la diferite computere. Deoarece acum există computere universale cuantice, simulatoare, există algoritmi clasici inspirați cuantic, există doar calculatoare clasice. Și în funcție de natura și complexitatea sarcinii, este trimis pentru erori la sistemul corespunzător. La fel ca acum, avem un procesor, un co-procesor înăuntru și există și un procesor grafic. Și pe ce este sarcina, sistemul determină unde să-l trimită pentru a rezolva. Deci este aici: în funcție de sarcină, platforma ar trebui să înțeleagă unde este mai bine să încerce să o rezolviți. Și pentru a lucra nu cu un computer, dar cu mai multe, și, de asemenea, cu simulatoare.
"Când apare un computer cuantic, se pot sparge toate sistemele de criptare." Suntem pregătiți pentru acest moment?
- Comunicațiile cuantice protejează împotriva acestui lucru. În Rusia s-au dezvoltat soluții adecvate, în special, de către filiala noastră Qrate, așa-numitele instalații de distribuție a cheilor cuantice. Dacă mâine apare această problemă, nu va fi rezolvată într-o singură zi, deoarece este nevoie de timp pentru infrastructură. În plus, există încă noi tipuri de algoritmi - așa-numitele algoritmi post-cuantice - și ei încă nu au fost implementați. Facem eforturi pentru a satisface aspectul computerelor cuantice complet înarmate.
Comunicații cuantice- rețele de comunicații care protejează datele transmisedate folosind legile fundamentale ale mecanicii cuantice. Ele sunt o implementare practică a așa-numitei criptografii cuantice. Ele formează un element important al sistemelor de calcul cuantic și de criptografie. Permite transportul de informații între sisteme cuantice separate fizic. În calculul distribuit, nodurile de rețea dintr-o rețea pot procesa informații acționând ca porți cuantice. Transferul securizat de date poate fi realizat folosind algoritmi de distribuție a cheilor.
Post criptografie cuantică- partea de criptografie care rămânerelevante odată cu apariția computerelor cuantice și a atacurilor. Deoarece computerele cuantice sunt semnificativ mai rapide decât arhitecturile clasice de computer în ceea ce privește viteza de calcul a algoritmilor criptografici tradiționali, sistemele criptografice moderne devin potențial vulnerabile la atacuri. Cele mai multe criptosisteme tradiționale se bazează pe probleme de factorizare întregi sau probleme de logaritm discret, care ar fi ușor de rezolvat pe computere cuantice suficient de mari folosind algoritmul lui Shor.
- Spui că tehnologiile cuantice vor începe să fie introduse în afacere în termen de cinci ani?
- Computerele vor apărea la orizont de cinci ani,care va începe să rezolve primele probleme rentabile. Aceasta este sarcina factorizării - una dintre cele mai dificile, nu va fi rezolvată în prima etapă. Pentru aceasta, de exemplu, este nevoie de mai multă putere decât de modelarea unor prime materiale. Cerințele pentru problemele de optimizare, probabil mai puțin decât pentru factorizare. Adică, există acum câteva duzini de algoritmi cuantice care rezolvă diferite probleme. Shor algoritmul, care face factorizarea care va hack, este destul de exigent.